Một nhà máy sản xuất ammonia theo phương pháp Haber – Bosch. Để thu được nitrogen () và hydrogen () từ methane, không khí và nước, các giai đoạn chính được thực hiện như sau:
- Giai đoạn 1: Cho hỗn hợp gồm khí methane và hơi nước với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 qua tháp phản ứng chứa xúc tác ở 900 °C, xảy ra phản ứng sau:
Hiệu suất chuyển hoá ở giai đoạn này là h %.
- Giai đoạn 2: Hỗn hợp thu được sau giai đoạn 1 được trộn với không khí (chứa 80% và 20% theo thể tích) để oxi hoá hết methane theo phản ứng:
- Giai đoạn 3: Trộn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 2 với hơi nước dư để oxi hoá hết CO thành theo phản ứng:
- Giai đoạn 4: Dẫn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 3 vào tháp hấp thụ để tách và hơi nước. Hỗn hợp khí còn lại chỉ gồm và với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 được sử dụng để tổng hợp ammonia. Coi các phản ứng khác trong các giai đoạn từ 1 đến 4 xảy ra không đáng kể. Xác định giá trị của h (không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng tới hàng phần mười).
Một nhà máy sản xuất ammonia theo phương pháp Haber – Bosch. Để thu được nitrogen () và hydrogen () từ methane, không khí và nước, các giai đoạn chính được thực hiện như sau:
- Giai đoạn 1: Cho hỗn hợp gồm khí methane và hơi nước với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 qua tháp phản ứng chứa xúc tác ở 900 °C, xảy ra phản ứng sau:
Hiệu suất chuyển hoá ở giai đoạn này là h %.
- Giai đoạn 2: Hỗn hợp thu được sau giai đoạn 1 được trộn với không khí (chứa 80% và 20% theo thể tích) để oxi hoá hết methane theo phản ứng:
- Giai đoạn 3: Trộn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 2 với hơi nước dư để oxi hoá hết CO thành theo phản ứng:
- Giai đoạn 4: Dẫn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 3 vào tháp hấp thụ để tách và hơi nước. Hỗn hợp khí còn lại chỉ gồm và với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 được sử dụng để tổng hợp ammonia. Coi các phản ứng khác trong các giai đoạn từ 1 đến 4 xảy ra không đáng kể. Xác định giá trị của h (không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng tới hàng phần mười).
- Giai đoạn 1: Cho hỗn hợp gồm khí methane và hơi nước với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 qua tháp phản ứng chứa xúc tác ở 900 °C, xảy ra phản ứng sau:
Hiệu suất chuyển hoá ở giai đoạn này là h %.
- Giai đoạn 2: Hỗn hợp thu được sau giai đoạn 1 được trộn với không khí (chứa 80% và 20% theo thể tích) để oxi hoá hết methane theo phản ứng:
- Giai đoạn 3: Trộn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 2 với hơi nước dư để oxi hoá hết CO thành theo phản ứng:
- Giai đoạn 4: Dẫn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 3 vào tháp hấp thụ để tách và hơi nước. Hỗn hợp khí còn lại chỉ gồm và với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 được sử dụng để tổng hợp ammonia. Coi các phản ứng khác trong các giai đoạn từ 1 đến 4 xảy ra không đáng kể. Xác định giá trị của h (không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng tới hàng phần mười).
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Gọi số mol ban đầu: mol, mol. Số mol phản ứng ở giai đoạn 1 là mol.
Giai đoạn 1:
- ; ; dư .
Giai đoạn 2: (oxi hoá hết mol )
- cần mol → không khí mol → mol.
- Sinh thêm ; .
Sau giai đoạn 2: mol; mol; mol.
Giai đoạn 3: , oxi hoá hết 1 mol CO sinh thêm 1 mol :
- mol; bị hấp thụ hết ở giai đoạn 4.
Cuối cùng chỉ còn và với tỉ lệ :
Vậy .
Gọi số mol ban đầu: mol, mol. Số mol phản ứng ở giai đoạn 1 là mol.
Giai đoạn 1:
- ; ; dư .
Giai đoạn 2: (oxi hoá hết mol )
- cần mol → không khí mol → mol.
- Sinh thêm ; .
Sau giai đoạn 2: mol; mol; mol.
Giai đoạn 3: , oxi hoá hết 1 mol CO sinh thêm 1 mol :
- mol; bị hấp thụ hết ở giai đoạn 4.
Cuối cùng chỉ còn và với tỉ lệ :
Vậy .